Vědci zachytili prchavou energetickou explozi v magnetosféře Země  
Když se magnetické pole kroutí, tak se mohou jeho siločáry dotknout a odpálit magnetický zkrat. V magnetickém poli Země se to děje každý den. Během takového zkratu dochází k explozím, které jsou velice krátké, ale zároveň velmi intenzivní. Teď takovou událost pozorovala americká mise MMS.
Sondy mise MMS při pozorování magnetického pole Země. Kredit: NASA/GSFC.
Sondy mise MMS při pozorování magnetického pole Země. Kredit: NASA/GSFC.

Magnetická pole nejsou jenom neměnné sítě magnetických siločar. Když na to přijde, tak se tam dějí podivuhodné věci. K takovým jevů náleží i magnetická rekonekce (anglicky magnetic reconnection). Když se střetnou dvě siločáry magnetického pole, tak mezi nimi vznikne nová, velmi krátká siločára, která magnetické pole „vyzkratuje“. Magnetická rekonekce je vlastně magnetický zkrat.

 

Roy Torbert. Kredit: University of New Hampshire.
Roy Torbert. Kredit: University of New Hampshire.

Magnetické rekonekce nejsou nic výjimečného. V magnetickém poli Země k nim dochází každý den, protože jeho siločáry se kroutí jako opilí hadi. Dochází k nim také kolem Slunce i jinde ve vesmíru, při řadě různých příležitostí. Přesto ale tento jev zůstává dost záhadným. Přímé pozorování magnetických zkratů je totiž velice obtížné, protože probíhají nesmírně rychle. Vědci vědí, že magnetické rekonekce existují. Také tuší, že energetické exploze, které magnetické zkraty doprovázejí, mohou mít značný dopad. Zažehují polární záře, a kdyby došlo ke zničující solární bouři, tak by nám tyhle jevy zničily elektrické sítě. Stále ale o nich víme velmi málo.

Symetrická magnetická rekonekce. Kredit: Michael Hesse/NASA Goddard/Joy Ng.
Symetrická magnetická rekonekce. Kredit: Michael Hesse/NASA Goddard/Joy Ng.


Vědcům americké University of New Hampshire se teď povedl husarský kousek, když pozorovali jednu událost v magnetosféře Země, která souvisela právě s magnetickým zkratem. Podle šéfa mise NASA Magnetospheric Multiscale Mission, čili MMS, Roye Torberta, šlo o pozoruhodný případ, který kvarteto sond MMS pozorovalo v magnetoocasu Země, tedy v oblasti, kde je magnetické pole Země vzhledem ke Slunci v „závětří“. Misi MMS tvoří čtyři identické sondy, které detailně studují magnetosféru Země.


Magnetické pole Země se na první pohled moc nezdá, ale neustále se v něm něco děje. Magnetické rekonekce tam práskají jedna za druhou. Dochází k nim různým způsobem, na různých místech a mají různé důsledky. Doprovodné exploze mají na svědomí částice v plazmatu. Trvají jen zlomky sekundy a vznikají při nich mocné proudy elektronů, které se řítí velikými rychlostmi kolem 15 000 kilometrů za sekundu.

 

Magnetické rekonekce mimo jiné probíhají ve dvou režimech, asymetrickém a symetrickém. Sondy mise MMS vůbec poprvé v historii pozorovali symetrickou magnetickou rekonekci. Přístrojům sond se podařilo rozlišit symetrickou povahu této rekonekce od dalších procesů, které neustále probíhají v magnetosféře naší planety. Podle Torberta je pro nás velmi důležité tyto jevy a jejich důsledky pořádně pochopit. Podílejí se na řadě procesů ve vesmíru, a hlavně, představují pro nás hmatatelné nebezpečí.

Video:  Physics Professor - The MMS Mission


Literatura
University of New Hampshire 15. 11. 2018, Science online 15. 11. 2018.

Datum: 17.11.2018
Tisk článku

Související články:

Veliké a záhadné magnetické hvězdy     Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2015)
Mionový teleskop GRAPES-3 vystopoval trhlinu v magnetickém poli Země     Autor: Stanislav Mihulka (15.11.2016)
NASA navrhuje použít k terraformaci Marsu magnetický štít     Autor: Stanislav Mihulka (07.03.2017)



Diskuze:

Jan Balaban,2018-11-18 08:08:05

"Když se střetnou dvě siločáry magnetického pole, tak mezi nimi vznikne nová, velmi krátká siločára, která magnetické pole „vyzkratuje“. Magnetická rekonekce je vlastně magnetický zkrat."
Celé je to nejaké podivné. Keď nahradíme magnetické pole elektrickým, tak vznikne blesk. A to sa nemusia siločiary stretnúť, len potenciál medzi nimi prerazí izolačnú pevnosť vzduchu.

Odpovědět


Re:

Pavel Hudecek,2018-11-18 12:30:08

Všechny tyhle popularizační texty jsou značně zjednodušující, tak to nemůže přesně sedět:-) A ani nahrazení pole magnetického elektrickým nesedí, magnetické je tzv. vírové (siločáry zdrojovým tělesem prochází a tvoří uzavřené křivky*), zatímco elektrické je tzv. zřídlové (siločáry vychází z povrchu zdrojového tělesa a nikam se vracet nemusí).

*Rekonekční jevy pak souvisí s tím, že to těleso není v prostoru samo, takže část siločar prochází více tělesy a při změně konfigurace se tedy musí přepojovat.

A samozřejmě představa blesku mezi siločárami je taky hodně přitažená za vlasy.

Takže výzkum chování plazmy je bohužel dost komplikovaný, když se nám v měnícím se magnetickém poli vyrábí pole elektrické a to zas v plazmě způsobuje proudy, které zas generují další magnetické pole, vznikají síly, které s plazmou hýbou, ...

Doporučuji:
https://slideslive.com/38903111/elektromagneticky-vesmir-aneb-od-birkelanda-k-magnetarum

Odpovědět

Technická poznámka

Pavel Hudecek,2018-11-17 13:23:10

Lidé často siločárám přikládají větší význam, než ve skutečnosti mají. V nevodivém prostředí, jako je vzduch, se nijak neprojevují, jsou to jen a pouze myšlené čáry. Asi jako vrstevnice na mapě.

Proto také, když budeme vrtět magnetem, neuvidíme okolo něj žádné rekonekční jevy, přestože se jím generované siločáry musejí různě přepojovat, aby navazovaly na siločáry země.

Ale když bude poblíž vodivé prostředí, začnou se indukovat proudy a ty už "něco" dělají. Produkují vlastní magnetické pole, které deformuje to původní. Působí síly, materiál se zahřívá. Můžeme třeba hodit silný magnet do jinak zcela nemagnetické hliníkové trubky a on bude padat pomalu a když to hodně rychle a hodněkrát zopakujeme, trubka se znatelně ohřeje.

Podobně, v ionosféře země, nastávají tyto jevy a na rozdíl třeba od toho hliníku do ionosféry i vidíme. Ale zas je řídká a rozlehlá, pole slabá, takže není snadné lokálně něco "vidět". Ale když např. stojíte kousek od pólu, vidíte miliardy km3 ionosféry v nejkoncentrovanějším místě a tak můžete vidět polární záři.

Ale když budete v pokoji vrtět magnetem, nic se dít nebude. Magnetické pole se v nevodivém prostředí chová dle pánů Biota a Savarta:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Biot%C5%AFv%E2%80%93Savart%C5%AFv_z%C3%A1kon
tedy v každém bodě je pole součtem příspěvků všech jeho zdrojů.

Pak můžeme do spočítaného pole nakreslit čáry směřující po gradientu a máme siločáry. Nebo tam nasypeme železné piliny a ony se nám podle gradientu srovnají.

Samozřejmě, při nezanedbatelných rychlostech zjistíme, že vzniká i pole elektrické a posléze i že v pohybu vůbec nejde mít elektrické a magnetické pole izolovaně. Pak pomůže Maxwell:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Maxwellovy_rovnice

A když budou rychlosti hodně velké, musíme si k tomu přizvat ještě Einsteina:
https://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_equations#Relativistic_formulations

Odpovědět


Re: Technická poznámka

Jan Novák9,2018-11-17 19:24:12

Žil jsem v domění že polární záři způsobují nabité částice slunečního větru které magnetické pole jenom koncentruje a usměrňuje k pólům, a ne nějaké rekorekce nebo síla magnetického pole. To by supravodivý magnet musel svítit jako světlomet.

Odpovědět


Re: Re: Technická poznámka

Pavel Hudecek,2018-11-17 21:29:02

To domnění je správné. I když na počátku putování částic slunečního větru magnetosférou jsou samozřejmě taky rekonekce. Mě ale šlo čistě o přiblížení toho, že na tyhle jevy ve "skoro vakuu" se lépe kouká z dálky, kde vidíme ohromný objem najednou.

Samozřejmě, pokud dáme magnet do vhodně ionizovaného prostředí, bude ionty okolo sebe koncentrovat, takže bez něj mále prostě láhev plnou slabě svítícího plynu, když bude uvnitř magnet, tak čím silnější, tím víc částic zachytí u sebe, takže bude svícení koncentrováno u něj (a při troše snahy to bude vypadat jako polární záře).

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace